智能控制技術（微課版）

何建華，福建信息職業技術學院智能制造學院副院長，兼任福建省職業教育機械專業教科研組副秘書長，福建省技術能手、電工高級技師、國家級裁判員。曾獲省科學技術進步獲1項，省教學成果一等獎1項、二等獎2項，授權發明專利2項、實用新型專業6項，主持市廳級及以上科研課題5項，參與10余項，發表論文8篇，指導學生參加各類職業技能大賽獲國家級獎項10項、省級獎項16項。

項目1 自動控制系統 ............................ 1

【項目引入】 ........................................... 1

【學習目標】 ........................................... 1

【職業能力目標】 ................................... 1

【素質目標】 ........................................... 2

【學習路徑】 ........................................... 2

【知識鏈接】 ........................................... 3

1.1 控制理論的發展歷程..................... 3

1.1.1 自動控制理論階段 ....................... 3

1.1.2 現代可控制理論階段 ................... 3

1.1.3 智能控制理論階段 ....................... 4

1.2 自動控制系統概述 ........................ 4

1.2.1 自動控制系統的基礎知識 ........... 5

1.2.2 自動控制系統的組成 ................... 5

1.2.3 自動控制系統的分類 ................... 6

1.2.4 自動控制系統的品質要求 ........... 7

1.3 自動控制系統分析 ........................ 8

1.3.1 自動控制系統的時域分析 ........... 8

1.3.2 自動控制系統的頻域分析 ......... 17

1.3.3 自動控制系統的工程分析方法 ... 26

1.4 自動控制系統的原理與應用 ....... 27

1.4.1 自動控制系統的工作原理 ......... 27

1.4.2 自動控制系統的性能分析 ......... 28

1.4.3 自動控制系統的系統調試 ......... 29

1.5 PLC 概述 ...................................... 30

1.5.1 PLC 的基本定義與技術特點 .... 30

1.5.2 PLC 的基本結構與硬件組成 .... 31

1.5.3 PLC 的工作原理與常用編程語言 .... 36

【項目實施】 ......................................... 40

1.6 PLC 的使用 .................................. 40

1.6.1 建立觸摸屏與PLC 的連接 ........ 40

1.6.2 監測輸入信號 ............................. 45

1.6.3 控制三色燈或氣缸動作 ............. 47

【項目小結】 .......................................... 49

【思考與練習】 ...................................... 49

 

 

項目2 智能控制系統 .......................... 51

【項目引入】 .......................................... 51

【學習目標】 .......................................... 51

【職業能力目標】 .................................. 51

【素質目標】 .......................................... 52

【學習路徑】 .......................................... 52

【知識鏈接】 .......................................... 52

2.1 智能控制系統概述 ....................... 53

2.1.1 智能控制系統基礎知識 ............. 53

2.1.2 智能控制系統的組成 ................. 55

2.2 智能制造設備控制系統 ............... 56

2.2.1 認識智能制造設備控制系統 ..... 56

2.2.2 智能制造設備控制系統的控制方式 ... 57

2.3 控制基本單元 ............................... 59

2.3.1 控制基本單元的組成 ................. 60

2.3.2 控制基本單元的應用 ................. 61

2.4 工業視覺 ....................................... 61

2.4.1 工業視覺原理 ............................. 62

2.4.2 工業視覺應用 ............................. 63

2.5 過程控制 ....................................... 64

2.5.1 過程設備測試技術 ..................... 65

2.5.2 過程控制裝置 ............................. 66

2.5.3 典型過程控制系統應用 ............. 68

【項目實施】 .......................................... 73

2.6 智能控制系統視覺應用 ............... 73

2.6.1 調整工業相機 ............................. 73

2.6.2 建立相機與PLC 的通信 ........... 76

2.6.3 建立相機與工業互聯網工程應用平臺的通信 .... 79

【項目小結】 ......................................... 85

【思考與練習】 ..................................... 85

 

 

項目3 智能控制系統與工程 ................ 86

【項目引入】 ......................................... 86

【學習目標】 ......................................... 86

【職業能力目標】 ................................. 86

【素質目標】 ......................................... 87

【學習路徑】 ......................................... 87

【知識鏈接】 ......................................... 87

3.1 控制系統 ...................................... 89

3.1.1 控制系統基礎知識 ..................... 89

3.1.2 控制系統性能指標 ..................... 91

3.1.3 控制基本規律 ............................. 91

3.2 控制系統的應用........................... 94

3.2.1 典型控制系統的集成應用 ......... 94

3.2.2 視覺控制系統應用 ..................... 97

3.3 伺服系統與步進系統 ................... 98

3.3.1 伺服系統的特點 ......................... 99

3.3.2 伺服系統的組成 ....................... 100

3.3.3 伺服系統的性能要求 ............... 102

3.3.4 伺服系統的調試方法 ............... 102

3.3.5 伺服系統與步進系統的區別 .... 103

【項目實施】 ....................................... 105

3.4 網關在智能控制系統中的應用 .... 105

3.4.1 建立網關與設備的連接 ........... 105

3.4.2 建立網關與MES 的連接 ......... 114

【項目小結】 ....................................... 117

【思考與練習】 ................................... 117

 

 

項目4 智能控制系統集成與裝調 ...... 118

【項目引入】 ....................................... 118

【學習目標】 ....................................... 118

【職業能力目標】 ............................... 118

【素質目標】 ........................................ 119

【學習路徑】 ........................................ 119

【知識鏈接】 ........................................ 119

4.1 工業4.0 概述 .............................. 120

4.1.1 工業4.0 基礎知識 .................... 120

4.1.2 工業4.0 的特點 ........................ 122

4.1.3 工業4.0 的解決方案 ................ 124

4.2 智能控制系統設計 ..................... 124

4.2.1 工業網絡 ................................... 125

4.2.2 數據采集系統 ........................... 126

4.2.3 工業機器人系統 ....................... 129

4.2.4 PLC 控制系統 .......................... 131

4.2.5 視覺系統 ................................... 133

4.3 智能控制系統的安裝與調試 ..... 136

4.3.1 工作站簡介 ............................... 136

4.3.2 工作站組裝 ............................... 139

4.3.3 步進驅動設置 ........................... 139

4.3.4 調速電機 ................................... 140

4.3.5 電氣連接 ................................... 142

4.3.6 數據通信 ................................... 146

【項目實施】 ........................................ 148

4.4 設備數據采集與控制 ................. 148

4.4.1 設備狀態上傳 ........................... 148

4.4.2 物料填充數量下發 ................... 153

【項目小結】 ........................................ 154

【思考與練習】 .................................... 154

 

 

項目5 智能制造系統 ........................ 156

【項目引入】 ........................................ 156

【學習目標】 ........................................ 156

【職業能力目標】 ................................ 156

【素質目標】 ........................................ 157

【學習路徑】 ........................................ 157

【知識鏈接】 ........................................ 157

5.1 先進制造模式 ............................. 157

5.1.1 先進制造模式的基礎知識 ....... 158

5.1.2 先進制造模式的實現手段 ....... 158

5.1.3 先進制造模式的應用領域 ....... 160

5.1.4 先進制造模式的優勢和挑戰 ... 161

5.2 智能制造系統概述 .................... 162

5.2.1 智能制造系統的基礎知識 ....... 162

5.2.2 智能制造系統的構成 ............... 167

5.3 制造自動化系統 ........................ 172

5.3.1 制造自動化系統概述 ............... 172

5.3.2 自動化技術 .............................. 173

5.3.3 系統設計與集成....................... 174

5.3.4 過程建模與優化....................... 175

5.3.5 系統安全與可靠性 ................... 175

5.3.6 維護與管理 .............................. 176

5.3.7 制造自動化系統的應用 ........... 177

5.4 制造信息系統 ............................ 178

5.4.1 制造信息系統的基礎知識 ....... 178

5.4.2 制造信息系統的應用領域 ....... 180

5.4.3 制造信息系統的設計與實施 ... 182

5.4.4 制造信息系統的管理與優化 .... 185

5.4.5 制造信息系統的挑戰與發展 ..... 188

【項目實施】 ........................................ 189

5.5 MES 平臺各模塊的功能與應用 .... 189

5.5.1 新增物料與生產工單 ............... 190

5.5.2 生產管理與入庫 ....................... 192

【項目小結】 ........................................ 199

【思考與練習】 .................................... 199